Диссертация (Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров". PDF-файл из архива "Разработка комплексного метода расчета проточных частей центробежных насосов с оптимизацией параметров", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "технические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора технических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТим. Н.Э. БАУМАНАНа правах рукописиУДК 621.671ЛОМАКИН ВЛАДИМИР ОЛЕГОВИЧРАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО МЕТОДА РАСЧЕТАПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ СОПТИМИЗАЦИЕЙ ПАРАМЕТРОВСпециальность 05.04.13 – «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты»Диссертация на соискание степенидоктора технических наукМосква 20172ОглавлениеСтр.Введение ............................................................................................................... 7 Глава 1. Проблемаповышениякачествапроточныхцентробежных насосов методами оптимизации.частейОбзор работ,посвященных данной теме ............................................................................... 12 1.1. Постановка задачи ................................................................................ 12 1.2. Преимущества и недостатки различных методов оптимизациипроточных частей насосов ...............................................................................
14 1.3. Обзор работ, посвященных тематике диссертации ........................... 17 1.4. Классические методы расчета проточных частей насосов ............... 18 1.5. Применение методов вычислительной гидродинамики для расчетапроточных частей насосов ............................................................................... 22 1.6. Обзор методов автоматизированного построения проточных частейцентробежных насосов ..................................................................................... 31 1.7. Обзорметодовоптимизациипроточныхчастейнасосовсиспользованием методов вычислительной гидродинамики ......................... 36 1.8. Методы экспериментального определения параметров лопастныхнасосов................................................................................................................
40 Глава 2. ОСОБЕННОСТИМОДЕЛИРОВАНИЯТЕЧЕНИЯМАТЕМАТИЧЕСКОГОЖИДКОСТИВПРОТОЧНЫХЧАСТЯХ ЛОПАСТНЫХ НАСОСОВ ............................................................ 43 2.1. Используемый метод дискретизации .................................................. 43 2.2. Используемая математическая модель ............................................... 45 2.3. Расчетная сетка ...................................................................................... 49 2.4. Граничные условия ............................................................................... 55 2.5. Учет дискового трения и перетечек через щелевые уплотнения .....
59 3Стр.2.6. Расчет кавитационных явлений ........................................................... 62 2.7. Верификация численных моделей....................................................... 64 2.7.1. Постановка задачи численного моделирования ............................
64 2.7.2. Сравнение расчетных интегральных характеристик насосаМНМ3600-230 с экспериментальными ........................................................... 65 2.7.3. Сравнение расчетных интегральных характеристик насосаМНМ5000-210 с экспериментальными ........................................................... 69 2.7.4. Сравнение расчетных и измеренных значений давлений вразличных точках проточной части насоса МНМ7000-210 ......................... 74 2.7.5. 2.8. Выводы по результатам верификации численной модели ...........
77 Результаты применения описанной математической модели .......... 77 Глава 3. МЕТОДЦЕНТРОБЕЖНЫХРАСЧЕТАНАСОСОВПРОТОЧНЫХСЧАСТЕЙПРИМЕНЕНИЕМОПТИМИЗАЦИОННЫХ АЛГОРИТМОВ ..................................................... 78 3.1. Общее описание метода расчета ......................................................... 78 3.2. Предварительный анализ проточной части ........................................ 78 3.3. Выбор критериев оптимизации ........................................................... 82 3.4. Выбор параметров оптимизации ......................................................... 89 3.5. Выбор метода оптимизации ................................................................. 93 Глава 4. Примерыиспользованияпредлагаемогометодаиэкспериментальная проверка его результатов ............................................... 98 4.1. Описание экспериментального стенда ...............................................
98 4.2. Методика обработки результатов испытаний .................................... 99 4.3. Макетирование проточных частей насосов...................................... 100 4Стр.4.4. Оптимизация отводящих устройств нефтяных магистральных насосов............................................................................................................... 113 4.4.1. Автоматизированная генерация проточных частей ....................
113 4.4.2. Предварительный анализ и постановка задачи оптимизации .... 120 4.4.3. Оптимизация проточной части отвода насоса типа НМ ............. 123 4.4.4. Выводы по результатам оптимизации отводящих устройствнасосов типа НМ ............................................................................................. 133 4.4.5. Экспериментальноеподтверждениеэффективностипредложенной методики оптимизации .........................................................
133 4.4.6. Выводыпорезультатампримененияпредлагаемогоалгоритма оптимизации .................................................................................. 149 4.5. Оптимизация лопаточных диффузоров ............................................ 150 4.5.1. Постановка задачи оптимизации ................................................... 151 4.5.2. Параметры математической модели ............................................. 152 4.5.3. Результаты расчета исходных проточных частей ....................... 153 4.5.4. Оптимизация лопаточных диффузоров (ЛД) ............................... 156 4.5.5. Вывод по результатам оптимизации .............................................
166 4.6. 4.6.1. Оптимизация проточной части насоса типа «Д» ............................. 167 Проектирование начального варианта с использованиемизвестных методик .......................................................................................... 167 4.6.2. Гидродинамическое моделирование проточной части ............... 168 4.6.3. Постановка задачи оптимизации проточной части ..................... 170 4.6.4. Выбор параметров оптимизации ................................................... 171 5......................................................................................................... Стр.4.6.5. Выводы по результатам применения метода оптимизации спараметризацией нескольких элементов проточной части ........................ 176 4.7. Оптимизация проточной части насоса низкой быстроходности сприменением двух методов оптимизации ....................................................
177 4.7.1. Первый этап оптимизации ЛП-тау методом ................................ 178 4.7.2. Второй этап оптимизации с использованием градиентногометода184 4.7.3. Экспериментальная апробация ...................................................... 189 4.7.4. Выводы по результатам оптимизации с использованием двухметодов 192 4.8. Оптимизация многоступенчатого насоса по критериям формынапорной характеристики, кавитационным качествам и виброакустическимхарактеристикам .............................................................................................. 192 4.8.1. Постановка задачи оптимизации ................................................... 193 4.8.2. Расчет критериев оптимизации .....................................................
196 4.8.3. Результаты оптимизации ................................................................ 202 4.8.4. Выводы по результатам оптимизации .......................................... 206 4.9. Оптимизацияосецентробежногорабочегоколесасрасчетомкавитационных качеств насоса ...................................................................... 206 4.9.1. Общее описание задачи .................................................................. 206 4.9.2. Оптимизация осецентробежной ступени по критериям КПД икавитационного запаса ...................................................................................
210 4.9.3. Математическая модель ................................................................. 210 4.9.4. Выбор параметров оптимизации ................................................... 213 4.9.5. Результаты оптимизации ................................................................ 213 6Стр.4.10. Проведение испытаний макета насоса КВС 400/80 ........................ 218 4.11. Сравнение экспериментально полученной напорной характеристики срезультатами расчета ...................................................................................... 220 4.12. Проведение испытаний опытного образца насоса КВС 400/80 .....
223 4.13. Сравнениерасчетнойиэкспериментальнойкавитационнойхарактеристики ................................................................................................ 228 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .................................................. 230 Список литературы .........................................................................................
231 7ВВЕДЕНИЕС началом использования методов вычислительной гидродинамики винженерной практике появилась возможность расчета течения жидкости впроточной части насоса и получения расчетных характеристик насоса вкороткие, по сравнению со временем получения экспериментальныххарактеристик, сроки. Это позволило модифицировать проточную часть порезультатам численного моделирования в процессе проектирования и темсамымполучатьболеесовершенныеконструкциибездлительныхэкспериментальных исследований влияния геометрических параметровпроточных частей на характеристики насоса.Однако процесс поиска оптимального проектного решения на основетаких расчетов обычно основывается на интуитивных методах, а значитэффективность оптимизации и с точки зрения затраченного времени, и с точкизрения качества полученного результата сильно зависят от квалификации иопыта инженера-расчетчика.Разработка формальных математических методов поиска оптимальногопроектного решения является актуальной современной задачей.
В связи сосложнымхарактером(энергоэффективность,зависимостинадежность,ресурскритериевипр.)оптимизацииотмножествагеометрических параметров проточной части насоса и длительностью расчетахарактеристикнасосауниверсальныеметодыметодамиоптимизациивычислительнойплохоподходятгидродинамики,длярешенияпоставленной задачи. Метод расчета проточной части насоса на основеоптимизационных алгоритмов должен учитывать тип проточной части,формулировку и количество критериев оптимизации, должен быть легкоперестраиваемым при введении в рассмотрение дополнительных условий идолжен приводить к требуемому результату за минимально возможные сроки.8Необходимость в разработке таких методов расчета также диктуетсясовременным состоянием отрасли насосостроения.
